梯度有机负荷下农业废弃物厌氧发酵特性及微生物群落

勒系意; 黄运红; 任雨涵; 陈柳萌; 《农业工程学报 》 2017 EI 北大核心 CSCD

摘要：为了解梯度负荷对不同C/N农业废弃物厌氧发酵特性及微生物群落的影响,该试验以猪粪、金针菇菌包、稻秆和甘蔗叶等C/N差异较大的废弃物作为原料,通过逐渐提高全混合厌氧反应器(continuous stirred tank reactor,CSTR)的有机负荷率(organic loading rate,OLR),研究物料在4个OLR(1.11、1.67、2.22和2.78 g/(L?d),以可挥发性固体计)下的产甲烷特性和微生物群落结构变化。结果表明:4种物料的日甲烷产量均随OLR递增而增加,但单位物料甲烷产率与微生物菌群结构则因物料C/N差异而表现出不同的变化趋势。其中:猪粪的日甲烷产量最高,细菌和古菌的菌群结构与对照组相比变化不大;多样性指数先增后减,甲烷产率也在OLR达到1.67 g/(L?d)后逐渐下降。金针菇菌包甲烷产率相对稳定,细菌和古菌的多样性指数随OLR递增而增长。稻秆和甘蔗叶同属于碳质量分数高的秸秆类物料,二者的细菌和古菌的菌群结构变化明显;但在OLR达到2.78g/(L?d)时,稻秆受系统酸化(VFA/TIC>0.8)影响,甲烷产率下降明显,细菌和古菌的多样性指数也出现下降;而甘蔗叶则因VFA/TIC<0.8,其甲烷产率在发酵过程中未出现明显下降。此外,不同C/N物料对优势菌的形成存在影响。其中:Methanolobus zinderi为猪粪物料特有的优势古菌;Proteiniphilum acetatigenes,Acetivibrio cellulolyticus为金针菇菌包、甘蔗叶特有的优势细菌;Methanospirillum hungatei为稻秆物料独有的优势古菌。

关键词： 废弃物 发酵 沼气 C/N 产甲烷特性 菌群结构